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制造工艺技术 第5篇 金属切削加工第1章 金属切削加工的基础知识§1.1 切削加工概述一、什么叫切削加工？1、定义：利用刀具从毛坯（或型材）上切除多余的材料，以便获得形状、尺寸、精度和表面质量等都符合要求的零件的加工过程。2、分类：切削加工 机加工：车、钻、刨、铣、磨等 钳工：锯、锉等 二、特点：1、加工质量高2、适应性强，加工范围广3、耗材较大4、设备价贵，成本高三、应用：极广泛§1.2 切削运动与切削要素一、零件表面分析：机器零件的形状虽很多，但主要由4种表面组成，即：外圆面、内圆面（孔）、平面、成形面 二、切削运动：1、定义：刀具与工件间相对运动。2、分类：1）主运动：切下切屑最基本的运动。通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率也较大，主运动只有一个。 2）进给运动：是使金属层不断投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。进给运动可以是一个也可以是几个。切削运动的形式有旋转的，也有直线的，有连续的，也有间歇的。 三、切削用量（切削要素）： 图5.1.4 车削外圆的 切削要素1、切削用量三要素1)切削速度v：如果主运动是旋转运动：V=Ⅱdw n/1000×60（m/s） n代表工件转速，dw代表待加工表面直径如果主运动是直线运动，则以平均速度为切削速度 V=2Lnr/1000×60（m/s），L代表往复运动行程长度（mm） nr代表主运动每分钟往复次数（str/min） ； 2）进给量f：工件或刀具运动在一个工作循环（或单位时间）内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移。例如：车削外圆时，工件每转一转，刀具所移动的距离，即为（每转）进给量f，单位为mm/r3）切削深度ap：待加工表面与已加工表面间的垂直距离，单位为mm，对于车外圆来说， ap=（dw-dm）/2（ mm ） 四、切削层的几何参数1 切削宽度aw：沿主切削刃度量的切削层尺寸，单位为mm2 切削厚度ac ：两相邻加工表面间的垂直距离，单位为mm3 切削面积AC ：切削层在垂直切削速度截面内的面积，单位为mm2 §1.3 切削刀具刀具结构图5.1.5 车刀的组成和形式（a）焊接式 （b）整体式 （c）机夹式 图5.1.6 刨刀的结构 图5.1.7 钻头和镗刀的对比 图5.1.8 铣刀和车刀的对比（a）三面刃铣刀 （b）圆柱铣刀 （c）端铣刀1.2.2 刀具材料 一、刀具材料1、要求：“三高”，“三良好”，“一足够”“三高”：①高硬度，大于HRC60②高耐磨性③高的红硬性“三良好” ④良好的导热性⑤良好的稳定性⑥良好的工艺性“一足够” ⑦足够的强度与韧性2、常用的刀材：(1)高速钢(2) 硬质合金二、 刀具的几何形状：1、组成：刀具 刀杆----夹持 切削部分----工作 切削部分：“三面二刃一尖”三面：前刀面：切屑流出的表面 主后刀面：与加工表面对应的面 副后刀面：与已加工表面对应的面二刃：主切削刃：前刀面与主后刀面的交线 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线一尖：主切削刃与副切削刃的交点2、刀具角度：1）辅助平面：三个 ①基面Pr：通过主切削刃上某一点，与该点切削速度方向垂直的平面②切削平面Ps ：通过主切削刃上某一点，与该点加工表面相切的平面③主剖面Po ：通过主切削刃上某一点，与主切削刃在基面上投影垂直的平面三个辅助平面互相垂直 图5.1.9车刀的主剖面参考 图5.1.10 车刀的主要角度2、刀具的标注角度1）前角γo：①定义：在主剖面中，前刀面与基面的夹角，根据前刀面和基面相对位置的不同，又可分为正前角，零角和负前角 ②前角的作用和选择：当取较大的前角时，切削刃锋利，切削轻快（即变形小，切削力小）。但当前角过大时，切削刃变弱，散热条件和受力状态变差，将使刀具磨损加快，耐用度降低，甚至崩刃损坏，反之，若取较小的前角，虽切削刃较强固，散热条件和受力状态较好，但切削刃变钝。2）后角αo ：①定义：在主剖面中，主后刀面与切削平面的夹角②后角的作用和选择：减小刀具后刀面与加工表面之间的磨擦，并配合前角调整切削刃的锋利与强固。粗车时：后角为6—8 精车时：后角为8—12 3）主偏角κr ：①定义：在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。 ②作用和选择：影响切削层截面和形状的几何参数，影响切削分力的变化，另外，主偏角和副偏角一起影响已加工表面粗